CN114132149B - 电动汽车热泵空调温度规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车热泵空调温度规划方法，通过对电动汽车热泵空调的升温曲线利用A律13折线进行非均匀压扩、降温曲线利用逆向A律13折线进行非均匀压扩，升温、降温初期温度变化速率大，压缩机转速大，快速调节温度，提高体感舒适度，然后温度变化速率小，压缩机转速小，节电降耗，提高电动汽车续航里程，将驾乘人员的体感和制热、制冷速率以及能耗相结合。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车热泵空调温度规划方法。
背景技术
在能源危机和环境污染的压力之下，新能源汽车应运而生。其中，纯电动汽车凭借噪音低、污染小、效率高、绿色环保等优点，成为未来汽车发展的一个重要方向。空调系统作为能耗最大的汽车辅助系统，其能耗影响着电动汽车的续航里程。热泵空调具有冷暖一体且制热效率高于电加热系统的优点，可有效提高电动汽车的续航里程，并且对原有空调改造小，已成为电动汽车空调的主要发展方向。
压缩机是热泵空调控制系统的关键部分，控制器通过调节直流电机驱动电压对压缩机转速进行控制，进而实现对乘员舱温度的调节。目前，车用热泵空调制热、制冷大多采用PID控制或者模糊PID控制，以及模糊神经网络控制，这些控制方法仅仅是从执行器层面的角度来设计控制器以提高控制精度，没有从驾乘人员的体感和制热、制冷速率以及能耗的角度去全局规划整个制热升温、制冷降温过程。然而，在实际过程中，随着车内温度的上升、下降，驾乘人员的体感对升温、降温速率的要求是不同的。例如：在低温制热过程中，一开始驾乘人员处于低温环境，需要车内温度快速上升，此时需要空调升温速率较高，空调功率较大，而当温度升高到一定程度后，驾乘人员感觉不那么冷了，此时允许空调升温速率降低，空调功率减小；在高温制冷过程中，一开始驾乘人员处于高温环境，需要车内温度快速下降，此时需要空调降温速率较高，空调功率较大，而当温度降低到一定程度后，驾乘人员感觉不那么热了，此时允许空调降温速率降低，空调功率减小。
因此，热泵空调的温度控制需将驾乘人员的体感和制热、制冷速率以及能耗相结合。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种电动汽车热泵空调温度规划方法，既满足不同驾乘人员对升温、降温的不同体感要求，又能降低能耗。
技术方案：一种电动汽车热泵空调温度规划方法，包括以下步骤：
S10：采集热泵空调升温曲线、降温曲线；
S20：初始化升温曲线的压扩系数A1、降温曲线的压扩系数B1；
S30：对于升温曲线，对温度上升时间和目标温度进行归一化处理，利用A律13折线压扩算法对升温曲线进行平滑，得到升温曲线的平滑曲线；对于降温曲线，对温度下降时间和目标温度进行归一化处理，利用逆向A律13折线压扩算法对降温曲线进行平滑，得到降温曲线的平滑曲线；
S40：进行司乘人员舒适性评估：如舒适性不好，则返回S20，调整升温曲线的压扩系数A1、降温曲线的压扩系数B1，并继续进行后续步骤；如舒适性好，则S30的升温曲线的平滑曲线、降温曲线的平滑曲线即为所得。
进一步的，S30中，得到升温曲线的平滑曲线，具体为：
S301：对于升温曲线，对温度上升时间和目标温度进行归一化处理，温度上升时间的区间为0～1，对应于x轴，目标温度与初始温度的温度变化的区间为0～1，对应于y轴；
S302：将温度上升时间的区间0～1分为八个不均匀段落，将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，x轴的八个段落与y轴的八个段落一一对应，得到每个段落的斜率；
S303：根据公式(1)，分别计算得到压扩后的温度值，
τ为温度变化时间，T为压扩后的温度值，则八个温度变化时间τ对应计算得到八个压扩后的温度值T1～T8，根据T1～T8得出升温曲线的平滑曲线。
具体的，将温度上升时间的区间0～1分为八个不均匀段落，具体为：将0～1之间一分为二，其中点为1/2，取1/2～1作为第八段；将剩余的0～1/2之间一分为二，其中点为1/4，取1/4～1/2作为第七段；将剩余的0～1/4之间一分为二，其中点为1/8，取1/8～1/4作为第六段；依此，直至剩余的0～1/128作为第一段。
具体的，将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，具体为：将0～1之间均匀地分为八段，从第一段到第八段分别为0～1/8，1/8～2/8，…，7/8～1。
进一步的，S30中，得到降温曲线的平滑曲线，具体为：
S301：对于降温曲线，对温度下降时间和目标温度进行归一化处理，温度下降时间的区间为0～1，对应于x轴，目标温度与初始温度的温度变化的区间为0～1，对应于y轴；
S302：将温度下降时间的区间0～1分为八个不均匀段落，将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，x轴的八个段落与y轴的八个段落一一对应，得到每个段落的斜率；
S303：根据公式(2)，分别计算得到压扩后的温度值，
τ为温度变化时间，T为压扩后的温度值，则八个温度变化时间τ对应计算得到八个压扩后的温度值T1～T8，根据T1～T8得出降温曲线的平滑曲线。
具体的，将温度下降时间的区间0～1分为八个不均匀段落，具体为：将0～1之间一分为二，其中点为1/2，取1/2～1作为第八段；将剩余的0～1/2之间一分为二，其中点为1/4，取1/4～1/2作为第七段；将剩余的0～1/4之间一分为二，其中点为1/8，取1/8～1/4作为第六段；依此，直至剩余的0～1/128作为第一段。
具体的，将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，具体为：将0～1之间均匀地分为八段，从第一段到第八段分别为0～1/8，1/8～2/8，…，7/8～1。
进一步的，采用离线测试方法，确定A律13折线压扩算法中的压扩系数A1、逆向A律13折线压扩算法中的压扩系数B1。
有益效果：本发明的优点是：通过对电动汽车热泵空调的升温曲线利用A律13折线进行非均匀压扩、降温曲线利用逆向A律13折线进行非均匀压扩，升温、降温初期温度变化速率大，压缩机转速大，快速调节温度，提高体感舒适度，然后温度变化速率小，压缩机转速小，节电降耗，提高电动汽车续航里程，将驾乘人员的体感和制热、制冷速率以及能耗相结合。
附图说明
图1为升温曲线的扩压图；
图2为降温曲线的扩压图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种电动汽车热泵空调制热升温的温度规划方法，包括以下步骤：
S10：采集热泵空调升温曲线。
S20：初始化压扩系数A1。
S30：如附图1所示，对于升温曲线，对温度上升时间和目标温度进行归一化处理，利用A律13折线压扩算法对升温曲线进行平滑。
S301：对于升温曲线，温度上升时间的区间为0～1，对应于x轴，目标温度与初始温度的温度变化的区间为0～1，对应于y轴。
S302：将温度上升时间的区间0～1分为八个不均匀段落，具体为：将0～1之间一分为二，其中点为1/2，取1/2～1作为第八段；将剩余的0～1/2之间一分为二，其中点为1/4，取1/4～1/2作为第七段；将剩余的0～1/4之间一分为二，其中点为1/8，取1/8～1/4作为第六段；依此分下去，直至剩余的0～1/128作为第一段。
将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，具体为：将0～1之间均匀地分为八段，从第一段到第八段分别为0～1/8，1/8～2/8，…，7/8～1。
x轴的八个段落与y轴的八个段落一一对应，在此过程中，温度增加速率逐步递减，第一段落～第八段落的斜率分别为：k1＝16、k2＝16、k3＝8、k4＝4、k5＝2、k6＝1、k7＝1/2、k8＝1/4。
S303：根据公式(1)，分别计算得到压扩后的温度值，
τ为温度变化时间，T为压扩后的温度值；
| 段落 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 六 | 七 | 八 |
| 计算值 | T<sub>1</sub> | T<sub>2</sub> | T<sub>3</sub> | T<sub>4</sub> | T<sub>5</sub> | T<sub>6</sub> | T<sub>7</sub> | T<sub>8</sub> |
则八个温度变化时间τ对应计算得到八个压扩后的温度值T1～T8，根据T1～T8得出升温曲线的平滑曲线。
S40：进行司乘人员舒适性评估：如舒适性不好，则返回S20，调整升温曲线的压扩系数A1，并继续进行后续步骤S30、S40；如舒适性好，则S30的升温曲线的平滑曲线即为所得。
采用离线测试方法，确定A律13折线压扩算法中的压扩系数A1。
在电动汽车热泵空调的制热升温过程中，采用A律13折线压扩算法对升温曲线进行非均匀量化，使控制器按照非均匀量化后的升温曲线(即升温曲线的平滑曲线)对直流电机驱动电压进行控制，进而对压缩机转速进行控制，实现对船员舱温度的调节：即使得温度上升速率随着温度的升高而减小，进而实现在升温初期的低温阶段，温度上升速率大，压缩机转速大，快速升温，提高体感舒适度，满足驾乘人员对升温速率的体感要求，随着温度的上升，在高温阶段，温度上升速率小，压缩机转速小，节省电能，降低能耗，提高电动汽车续航里程。同时，通过调整压扩系数，可以满足不同驾乘人员对升温速率的不同体感要求，有效改善驾乘人员的驾乘体验。
实施例2
一种电动汽车热泵空调制冷降温的温度规划方法，包括以下步骤：
S10：采集热泵空调降温曲线。
S20：初始化压扩系数B1。
S30：如附图1所示，对于降温曲线，对温度下降时间和目标温度进行归一化处理，利用逆向A律13折线压扩算法对降温曲线进行平滑。
S301：对于降温曲线，温度下降时间的区间为0～1，对应于x轴，目标温度与初始温度的温度变化的区间为0～1，对应于y轴。
S302：将温度下降时间的区间0～1分为八个不均匀段落，具体为：将0～1之间一分为二，其中点为1/2，取1/2～1作为第八段；将剩余的0～1/2之间一分为二，其中点为1/4，取1/4～1/2作为第七段；将剩余的0～1/4之间一分为二，其中点为1/8，取1/8～1/4作为第六段；依此分下去，直至剩余的0～1/128作为第一段。
将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，具体为：将0～1之间均匀地分为八段，从第一段到第八段分别为0～1/8，1/8～2/8，…，7/8～1。
x轴的八个段落与y轴的八个段落一一对应，在此过程中，温度下降速率逐步递减，第一段落～第八段落的斜率分别为：k1＝16、k2＝16、k3＝8、k4＝4、k5＝2、k6＝1、k7＝1/2、k8＝1/4。
S303：根据公式(2)，分别计算得到压扩后的温度值，
τ为温度变化时间，T为压扩后的温度值；
| 段落 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 六 | 七 | 八 |
| 计算值 | T<sub>1</sub> | T<sub>2</sub> | T<sub>3</sub> | T<sub>4</sub> | T<sub>5</sub> | T<sub>6</sub> | T<sub>7</sub> | T<sub>8</sub> |
则八个温度变化时间τ对应计算得到八个压扩后的温度值T1～T8，根据T1～T8得出降温曲线的平滑曲线。
S40：进行司乘人员舒适性评估：如舒适性不好，则返回S20，调整降温曲线的压扩系数B1，并继续进行后续步骤S30、S40；如舒适性好，则S30的降温曲线的平滑曲线即为所得。
采用离线测试方法，确定逆向A律13折线压扩算法中的压扩系数B1。
在电动汽车热泵空调的制冷降温过程中，采用A律13折线压扩算法对降温曲线进行非均匀量化，使控制器按照非均匀量化后的降温曲线(即降温曲线的平滑曲线)对直流电机驱动电压进行控制，进而对压缩机转速进行控制，实现对船员舱温度的调节：即使得温度下降速率随着温度的降低而减小，进而实现在降温初期的高温阶段，温度下降速率大，压缩机转速大，快速降温，提高体感舒适度，满足驾乘人员对降温速率的体感要求，随着温度的下降，在低温阶段，温度下降速率小，压缩机转速小，节省电能，降低能耗，提高电动汽车续航里程。同时，通过调整压扩系数，可以满足不同驾乘人员对降温速率的不同体感要求，有效改善驾乘人员的驾乘体验。
Claims (8)
1.一种电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于包括以下步骤：
S10：采集热泵空调升温曲线、降温曲线；
S20：初始化升温曲线的压扩系数A1、降温曲线的压扩系数B1；
S30：对于升温曲线，对温度上升时间和目标温度进行归一化处理，利用A律13折线压扩算法对升温曲线进行平滑，得到升温曲线的平滑曲线；对于降温曲线，对温度下降时间和目标温度进行归一化处理，利用逆向A律13折线压扩算法对降温曲线进行平滑，得到降温曲线的平滑曲线；
S40：进行司乘人员舒适性评估：如舒适性不好，则返回S20，调整升温曲线的压扩系数A1、降温曲线的压扩系数B1，并继续进行后续步骤；如舒适性好，则S30的升温曲线的平滑曲线、降温曲线的平滑曲线即为所得。
2.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于：S30中，得到升温曲线的平滑曲线，具体为：
S301：对于升温曲线，对温度上升时间和目标温度进行归一化处理，温度上升时间的区间为0～1，对应于x轴，目标温度与初始温度的温度变化的区间为0～1，对应于y轴；
S302：将温度上升时间的区间0～1分为八个不均匀段落，将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，x轴的八个段落与y轴的八个段落一一对应，得到每个段落的斜率；
S303：根据公式(1)，分别计算得到压扩后的温度值，
τ为温度变化时间，T为压扩后的温度值，则八个温度变化时间τ对应计算得到八个压扩后的温度值T1～T8，根据T1～T8得出升温曲线的平滑曲线。
3.根据权利要求2所述的电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于：将温度上升时间的区间0～1分为八个不均匀段落，具体为：将0～1之间一分为二，其中点为1/2，取1/2～1作为第八段；将剩余的0～1/2之间一分为二，其中点为1/4，取1/4～1/2作为第七段；将剩余的0～1/4之间一分为二，其中点为1/8，取1/8～1/4作为第六段；依此，直至剩余的0～1/128作为第一段。
4.根据权利要求2所述的电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于：将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，具体为：将0～1之间均匀地分为八段，从第一段到第八段分别为0～1/8，1/8～2/8，…，7/8～1。
5.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于：S30中，得到降温曲线的平滑曲线，具体为：
S301：对于降温曲线，对温度下降时间和目标温度进行归一化处理，温度下降时间的区间为0～1，对应于x轴，目标温度与初始温度的温度变化的区间为0～1，对应于y轴；
S302：将温度下降时间的区间0～1分为八个不均匀段落，将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，x轴的八个段落与y轴的八个段落一一对应，得到每个段落的斜率；
S303：根据公式(2)，分别计算得到压扩后的温度值，
τ为温度变化时间，T为压扩后的温度值，则八个温度变化时间τ对应计算得到八个压扩后的温度值T1～T8，根据T1～T8得出降温曲线的平滑曲线。
6.根据权利要求5所述的电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于：将温度下降时间的区间0～1分为八个不均匀段落，具体为：将0～1之间一分为二，其中点为1/2，取1/2～1作为第八段；将剩余的0～1/2之间一分为二，其中点为1/4，取1/4～1/2作为第七段；将剩余的0～1/4之间一分为二，其中点为1/8，取1/8～1/4作为第六段；依此，直至剩余的0～1/128作为第一段。
7.根据权利要求5所述的电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于：将目标温度与初始温度的温度变化的区间0～1分为八个均匀段落，具体为：将0～1之间均匀地分为八段，从第一段到第八段分别为0～1/8，1/8～2/8，…，7/8～1。
8.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调温度规划方法，其特征在于：采用离线测试方法，确定A律13折线压扩算法中的压扩系数A1、逆向A律13折线压扩算法中的压扩系数B1。
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Application publication date: 20220304 Assignee: Zhenjiang Dongfangshanyuan Electric Heating Co.,Ltd. Assignor: ZHENJIANG DONGFANG ELECTRIC HEATING TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: X2023320000253 Denomination of invention: Temperature planning method for electric vehicle heat pump air conditioning Granted publication date: 20220830 License type: Common License Record date: 20231214 |